化学实验探究题

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1.(2011北京高考27,15分)甲、乙两同学为探究SO 2与可溶性钡的强酸盐能否反应生成白色BaSO 3沉淀,用下图所示装置进行实验(夹持装置和A 中加热装置已略,气密性已检验)实验操作和现象:(1)A 中反应的化学方程式是_________________。

(2)C 中白色沉淀是__________________,该沉淀的生成表明SO 2具有___________性。

(3)C 中液面上方生成浅棕色气体的化学方程式是_____________________。

(4)分析B 中不溶于稀盐酸的沉淀产生的原因,甲认为是空气参与反应,乙认为是白雾参与反应。

○1为证实各自的观点,在原实验基础上:甲在原有操作之前增加一步操作,该操作是_____________;乙在A 、B 间增加洗气瓶D ,D 中盛放的试剂是_____________。

○2进行实验,B 中现象: 检验白色沉淀,发现均不溶于稀盐酸。

结合离子方程式解释实验现象异同的原因:__________。

(5)合并(4)中两同学的方案进行试验。

B 中无沉淀生成,而C 中产生白色沉淀,由此得出的结论是_______________。

解析:(1)浓硫酸具有强氧化性,在加热时可以氧化单质铜,生成硫酸铜、二氧化硫和水,方程式为2H 2SO 4(浓)+Cu CuSO 4+2H 2O +2SO 2↑;(2)SO 2溶于水显酸性,而在酸性条件下NO 3-具有氧化性可将SO 2氧化成硫酸,从而生成既不溶于水也不溶于酸的硫酸钡沉淀,这说明SO 2具有还原性;而NO 3-被还原成NO 气体,由于试剂瓶中的空气将NO 氧化成NO 2,因此会出现浅棕色气体,方程式为2NO+O 2=2NO 2;(3)见解析(2)(4)①要排除空气参与反应,可在反应之前先通入氮气一段时间,将装置中的空气排出;由于铜和浓硫酸反应放热,因此产生的白雾中含有硫酸,为防止硫酸干扰后面的反应,需要饱和的NaHSO 3溶液除去二氧化硫中混有的硫酸杂质;②甲仅仅是排除了空气,但并没有除去二氧化硫中混有的硫酸,因此会产生大量沉淀,方程式为SO 42-+Ba 2+=BaSO 4↓;而乙虽然排除了二氧化硫中混有的硫酸,但没有排尽空气,由于在溶液中空气可氧化二氧化硫生成硫酸,所以也会生成硫酸钡沉淀,方程式为2Ba 2++2SO 2+O 2+2H 2O=2BaSO 4+4H +。

但由于白雾的量要远多于装置中氧气的量,所以产生的沉淀少。

(5)通过以上分析不难得出SO 2与可溶性钡的强酸盐不能反应生成白色BaSO 3沉淀。

答案:(1)2H 2SO 4(浓)+CuCuSO 4+2H 2O +2SO 2↑;(2)BaSO 4 还原(3)2NO+O 2=2NO 2;(4)①通N 2一段时间,排除装置的空气 饱和的NaHSO 3溶液②甲:SO 42-+Ba 2+=BaSO 4↓;乙:2Ba 2++2SO 2+O 2+2H 2O=2BaSO 4+4H +;白雾的量要远多于装置中氧气的量(5)SO 2与可溶性钡的强酸盐不能反应生成BaSO 3沉淀2.(2011山东高考30,14分)实验室以含有Ca 2+、Mg 2+、Cl -、SO 42-、Br -等离子的卤水为主要原料制备无水CaCl 2和Br 2,流程如下:(1)操作Ⅰ使用的试剂是 ,所用主要仪器的名称是 。

(2)加入溶液W 的目的是 。

用CaO 调节溶液Y 的pH ,可以除去Mg 2+。

由 表中数据可知,理论上可选择pH 最大范围是 。

酸化溶液Z 时,使用的试剂为 。

△△(3)实验室用贝壳与稀盐酸反应制备并收集CO 2气体,下列装置中合理的是。

(4)常温下,H 2SO 3的电离常数,,H 2CO 3的电离常数,。

某同学设计实验验证H 2SO 3酸性强于H 2CO 3:将SO 2和CO 2气体分别通入水中至饱和,立即用酸度计测两溶液的pH ,若前者的pH 小于后者,则H 2SO 3酸性强于H 2CO 3。

该实验设计不正确,错误在于 。

设计合理实验验证2SO 3酸性强于H 2CO 3(简要说明实验步骤、现象和结论)。

仪器器自选。

供选的试剂:CO 2、SO 2、Na 2CO 3、NaHCO 3、KMnO 4、NaHSO 3、蒸馏水、饱和石灰水、酸性KMnO 4 溶液、品红溶液、pH 试纸。

解析:本题主要考察常见的基本实验操作、仪器的使用、离子的除杂和实验方案设计,综合性强。

(1)氯气具有强氧化性,通入氯气后可以将溶液中的Br -氧化溴单质,因为单质溴极易溶于有机溶剂,所以可以采用萃取的方法,萃取的主要仪器是分液漏斗。

由流程图可知单质溴在下层,因此该有机溶剂的密度要比水的大且不溶于水,所以该试剂是CCl 4;(2)由于SO 42-会与Ca 2+结合形成微溶性的硫酸钙而影响氯化钙的制备,因此必需除去;由表中数据可知pH 大于11时Mg 2+沉淀完全,pH 大于12.2时,Ca 2+开始沉淀,所以理论上可选择pH 最大范围是11.0≤p H <12.2;因为不能引入新的杂质,所以酸化溶液Z 时,使用的试剂应该为盐酸。

(3)实验室制取CO 2的特点是固体和液体反应且不需要加热,由于盐酸易挥发,因此在收集之前需要出去挥发出HCl 气体,因为CO 2的密度大于空气中的,所以采用向上排空气发收集CO 2气体。

若采用长颈漏斗时,长颈漏斗的下端必需插入到溶液中,以防止CO 2气体从长颈漏斗中挥发出来,因此选项b 、d 正确。

(4)H 2SO 3和H 2CO 3均属于二元酸,要想通过比较二者的pH 来验证二者的酸性强弱,必需使二者的浓度相同,但是SO 2和CO 2气体溶于水后的饱和溶液其浓度显然不相等(因为二者的溶解度不同),所以该实验设计不正确;要检验酸性强弱,可以采用多种方法,例如利用水解原理(酸越弱相应的强碱盐就越易水解),也可以利用较强的酸制取较弱的酸来检验。

由于SO 2和CO 2气体均可以使饱和石灰水编混浊,所以CO 221 1.210a K -=⨯32 6.310a K -=⨯71 4.510a K -=⨯112 4.710a K -=⨯气体在通入饱和石灰水之前必需除去CO2气体中混有的SO2气体。

答案:(1)四氯化碳;分液漏斗(2)除去溶液中的SO42-;11.0≤p H<12.2;盐酸(3)b、d(4)用于比较p H的两种酸的物质的量浓度不相等;参考方案如下:方案一:配制相同物质的量浓度的NaHSO3和NaHCO3溶液,用酸度计(或pH试纸)测两溶液的pH。

前者的pH小于后者,证明H2SO3酸性强于H2CO3。

方案二:将SO2气体依次通过NaHCO3(Na2CO3)溶液、酸性KMnO4溶液、品红溶液、澄清石灰水。

品红溶液不褪色、且澄清石灰水变混浊,证明H2SO3酸性强于H2CO3。

方案三:将CO2气体依次通过NaHSO3(Na2SO3)溶液、品红溶液。

品红溶液不褪色,证明H2SO3酸性强于H2CO3。

3(2011新课标全国,15分)氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。

某兴趣小组拟选用如下装置制备氢化钙。

请回答下列问题:(1)请选择必要的装置,按气流方向连接顺序为________(填仪器接口的字母编号)(2)根据完整的实验装置进行实验,实验步骤如下:检查装置气密性后,装入药品;打开分液漏斗活塞;_________(请按正确的顺序填入下列步骤的标号)。

A.加热反应一段时间B.收集气体并检验其纯度C.关闭分液漏斗活塞D.停止加热,充分冷却(3)实验结束后,某同学取少量产物,小心加入水中,观察到有气泡冒出,溶液中加入酚酞后显红色,该同学据此断,上述实验确有CaH2生成。

①写出CaH2与水反应的化学方程式 ___________________②该同学的判断不正确,原因是_________________(4)请你设计一个实验,用化学方法区分钙与氢化钙,写出实验简要步骤及观察到的现象___________。

(5)登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂,与氢气相比,其优点是____________。

①H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ·mol-1;解析:(1)钙属于极活泼的金属,极易与水反应生成氢氧化钙和氢气,而制备的氢气中会混有水蒸气和氯化氢,所以在与钙化合之前需要除杂和干燥,分别选用试剂是氢氧化钠和浓硫酸;同时为防止空气中水蒸气进入,最后还需要连接干燥管,所以正确的顺序为:i→e,f→d,c→j,k(或k,j)→a;(2)由于多余的氢气需要燃烧反应掉,所以应该先收集一部分气体并检验其纯度,反应结束后还需要使氢化钙在氢气的氛围中冷却,所以应该最后关闭分液漏斗活塞,因此正确的顺序为BADC;(3)氢化钙中H显-1价,极易与水反应生成氢氧化钙和氢气,方程式为:CaH2+2H2O=Ca(OH)2+H2↑;因为金属钙与水反应也会生成氢氧化钙和氢气,同样会出现上述现象,所以该同学的判断不正确。

(4)由于氢化钙中含有氢元素,因此氢化钙的燃烧产物有水,所以可以利于无水硫酸铜进行检验其燃烧产物。

(5)氢气是气体不方便携带,而氢化钙是固体,便于携带。

答案:(1)→e,f→d,c→j,k(或k,j)→a;(2)BADC;(3)①CaH2+2H2O=Ca(OH)2+H2↑;②金属钙与水反应也有类似现象;(4)取适量氢化钙,在加热条件下与干燥氧气反应,将反应气相产物通过装有无水硫酸铜的干燥管,观察到白色变为蓝色;取钙做类似实验,观察不到白色变为蓝色。

(5)氢化钙是固体,携带方便。